Ello crea una especie de contrapeso biológico donde dos fuerzas opuestas se encuentran en la interfaz entre las partes internas y externas, según un descubrimiento realizado por un equipo de científicos y explicado en un estudio publicado este martes en la revista ‘Nature Communications’.

El impresionante colmillo del narval ha sido durante mucho tiempo objeto de mitos. En la Edad Media se vendían como cuernos de unicornio a los que se les atribuían poderes mágicos.

Ahora, un equipo internacional de investigadores liderado por la Universidad de Aarhus (Dinamarca) ha resuelto el misterio de cómo el colmillo adquiere su estructura retorcida. No es mágico, pero aun así resulta algo misterioso, puesto que los científicos todavía no están seguros de para qué lo utiliza el narval.

Sin embargo, un equipo de investigación ha utilizado técnicas avanzadas de rayos X en 3D para determinar cómo el colmillo adquiere su estructura característica. Resulta que el diente no contiene una sola espiral, sino dos.

Exteriormente, la estructura se retuerce hacia la izquierda, mientras que la estructura interior lo hace en sentido contrario, creando una especie de contrapeso biológico donde dos fuerzas opuestas se encuentran en la interfaz entre las partes internas y externas. El descubrimiento acaba de publicarse en ‘Nature Communications’.

RAYOS X

Los investigadores saben desde hace tiempo que la forma zurda debe reflejar una organización particular de las fibrillas de colágeno mineralizadas -los componentes microscópicos que dan resistencia al diente-, pero hasta ahora había sido imposible representar en tres dimensiones cómo funciona exactamente esta organización.

Para observar la orientación de los componentes básicos dentro del diente, los investigadores emplearon una técnica especial de rayos X en 3D llamada tomografía tensorial. Consiste en enviar rayos X de alta potencia a través del diente y analizar cómo se dispersan al interactuar con las fibrillas de colágeno mineralizadas a nanoescala.

El colmillo del narval es el diente canino izquierdo, que crece a través de la mandíbula y el labio y puede alcanzar más de dos metros de longitud. A diferencia de los dientes humanos, carece de esmalte y está compuesto de dentina en el interior y cemento en el exterior.

Debido a que el colmillo del narval es grande y estructuralmente extremadamente complejo, los investigadores tuvieron que emplear las herramientas tecnológicas más potentes disponibles.

Combinaron las capacidades de tres enormes sincrotrones (fuentes de rayos X con aceleradores de partículas) -MAX IV en Suecia, Swiss Light Source en Suiza y European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en Francia- para obtener la resolución y la potencia suficientes para mapear todo el interior del diente en tres dimensiones a escala atómica, nanométrica y micrométrica.

Los análisis revelaron que, si bien los componentes básicos se orientan principalmente a lo largo del eje longitudinal del diente, se desvían sistemáticamente en pequeños ángulos, creando una estructura retorcida.

COMPLEJO

Esta estructura de doble espiral confiere al colmillo propiedades mecánicas favorables. La estructura es mucho más estable frente a la flexión y la torsión que una espiral simple o una varilla recta. Se trata de una arquitectura que también se encuentra en otros materiales biológicos que deben soportar grandes fuerzas.

“Nadie había realizado antes un experimento tan avanzado de este tipo. Solo hemos podido llevarlo a cabo gracias a la colaboración entre diversas disciplinas: química, física, ciencia de los materiales y biología. Sin la colaboración de los biólogos del Instituto de Recursos Naturales de Groenlandia, no habríamos podido interpretar los resultados”, según Adrian Rodriguez-Palomo, autor principal del estudio.

ESTABILIDAD

Sorprendentemente, el estudio muestra que la estructura de doble espiral se conserva a lo largo de las capas de crecimiento anuales del diente, como los anillos de un árbol, pero con una torsión constante. Esto sugiere que el patrón de crecimiento levógiro está programado genéticamente y permanece estable durante toda la vida del animal.

Este descubrimiento no solo resuelve un misterio científico de siglos de antigüedad sobre uno de los animales más emblemáticos del océano, sino que también aporta nuevos conocimientos sobre cómo la naturaleza crea materiales avanzados con propiedades mecánicas extremas. Además, podría inspirar el diseño de nuevos materiales compuestos para campos como la construcción y la medicina.

“Dado que las ballenas pueden vivir hasta 80 años, sus dientes constituyen una especie de registro histórico de las condiciones ambientales cambiantes a lo largo de su vida. Y como el Atlántico Norte está experimentando cambios muy rápidos, resulta evidente que debemos investigar si podemos rastrear estos cambios en el tejido duro del colmillo del narval”, indica Henrik Birkedal, del Departamento de Química de la Universidad de Aarhus.

UTILIDAD

¿Para qué utiliza el narval su colmillo? La mayoría de los investigadores creen hoy en día que el colmillo del narval funciona principalmente como una señal sexual, ya que normalmente son los machos los que lo poseen.

Sin embargo, el papel del colmillo ha sido objeto de debate, en parte porque una proporción muy pequeña de hembras también desarrolla colmillos y algunos machos no.

Algunos investigadores han sugerido que el colmillo podría detectar cambios de temperatura, salinidad y composición química en el agua. Sin embargo, biólogos marinos en Groenlandia no han encontrado evidencia de tal capacidad en el comportamiento del narval.

Otros proponen que podría tratarse de una herramienta de caza, pero, si ese fuera el caso, sería lógico que las hembras también tuvieran colmillos y no hay indicios de que las hembras estén pasando hambre.

Finalmente, es posible que los narvales machos utilicen sus colmillos en peleas entre sí. Existen algunas observaciones de narvales con fragmentos de colmillos incrustados en sus cuerpos, pero no hay pruebas concluyentes de que las peleas con colmillos sean un comportamiento habitual.

El narval es el único animal con colmillos que normalmente tiene solo uno. Además, es el único colmillo que existe en la naturaleza que es recto. En rigor, no es una espiral, sino una curva helicoidal con forma cónica. A diferencia de una espiral clásica en un solo plano, la estructura se retuerce tridimensionalmente alrededor del eje longitudinal del diente.